Resveratrol (3,5,4’-trihydroxy-trans-stilbene), a naturally occurring phytoallexin abundant in grapes and several plants, has been shown to be active in inhibiting proliferation and inducing apoptosis in several human cancer cell lines. On the line of the biological activity of resveratrol, a variety of resveratrol analogs were synthesized and evaluated for their growth inhibitory effects against several human cancer cell lines. In the present study, we found that one of the resveratrol analogs, 3,4,5-trimethoxy-4’-bromo-cis-stilbene, markedly suppressed human colon cancer cell proliferation (EC$_{50}$ = 0.01 ${\mu}$g/ml), and the inhibitory activity was superior to its corresponding trans-isomer (EC$_{50}$ = 1.6 ${\mu}$g/ml) and resveratrol (EC$_{50}$ = 18.7 ${\mu}$g/ml). Prompted by the strong growth inhibitory activity in cultured human colon cancer cells (Col2), we investigated its mechanism of action. 3,4,5-Trimethoxy-4’-bromo-cis-stilbene induced arrest of cell cycle progression at G2/M phase and increased at sub-G1 phase DNA contents of the cell cycle in a time- and dose-dependent manner. Colony formation was also inhibited in a dose-dependent manner, indicating the inhibitory activity of the compound on cell proliferation. Moreover, the morphological changes and condensation of the cellular DNA by the treatment of the compound were well correlated with the induction of apoptosis. These data suggest the potential of 3,4,5-trimethoxy-4’-bromo-cis-stilbene might serve as a cancer chemotherapeutic or chemopreventive agent by virtue of arresting the cell cycle and inducing apoptosis for the human colon cancer cells.
Journal of Physiology & Pathology in Korean Medicine
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v.18
no.4
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pp.1186-1191
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2004
The root of Saussurea lappa includes sesquiterpene lactones such as costunolide and dehydrocostus lactone, and has been shown to be anti-tumorigenic with being used in traditional medicinal therapy in the Eastern Asia. However, the molecular basis of the effects of Saussurea lappa on fate of gastric carcinoma, which incur very frequently in the area, has not been well identified. In this study, the cytostatic effects of Saussurea lappa were examined using gastric AGS cancer cells. Cell viability was dramatically reduced by Saussurea lappa, in a dose-dependent manner. As time passed after its treatment, apoptotic population was increased and clearly showed G2-arrest. Being consistent, its treatment resulted in maintaining of G1 and S-phase cyclins D1, E, and A even until a significant apoptotic population was observed, for example, at 24h after treatment. However, G2/M phase cyclin B1 was reduced even at 12 h after treatment. In addition, its treatment increased expression of p53, p21/sup Wafl / cyclin dependent kinase inhibitor (CKI), and Bax, resulted in cleavages of procaspase 3 and poly ADP-ribose polymerase(PARP), indicating that such G2 arrest- and apoptosis-related molecules are involved. Therefore, these suggest that extracts of Saussurea lappa root may be a safer and effective reagent to deal with gastric cancers either by traditional herbal therapy or combinational therapy with conventional chemotherapy.
Recently, we isolated HY253, a novel decahydrofluorene analog with a molecular structure of 7,8a-divinyl-2,4a,4b,5,6,7,8,8a,9,9a-decahydro-1H-fluorene-2,4a,4b,9a-tetraol from the roots of Aralia continentalis, which is known as Dokwhal (獨活), a traditional medicinal herb. Moreover, we previously reported its cytotoxic activity on cancer cell proliferation in human lung cancer A549 and cervical cancer HeLa cells. The current study aimed to evaluate its detailed molecular mechanisms in cell cycle arrest and apoptotic induction in human hepatocellular carcinoma HepG2 cells. Flow cytometric analysis of HepG2 cells treated with $60{\mu}M$ HY253 revealed appreciable cell cycle arrest at the G1 phase via inhibition of Rb phosphorylation and down-regulation of cyclin D1. Furthermore, using western blots, we found that up-regulation of cyclin-dependent kinase inhibitors, such as p21CIP1 and p27KIP1, was associated with this G1 phase arrest. Moreover, TUNEL assay and immunoblottings revealed apoptotic induction in HepG2 cells treated with $60{\mu}M$ HY253 for 24 h, which is associated with cytochrome c release from mitochondria, via down-regulation of anti-apoptotic Bcl-2 protein, which in turn resulted in activation of caspase-9 and -3, and proteolytic cleavage of poly(ADP-ribose) polymerase (PARP). Accordingly, we suggest that HY253 may be a potent chemotherapeutic hit compound for treating human liver cancer cells via up-regulation and activation of the p53 gene.
Retinoic acid (RA) and dibutyryl cyclic AMP (dbcAMP) induce the differentiation of the multipotent embryonic carcinoma cell line, F9 cells, into parietal endoderm like cell. The F9 cells are highly proliferative doubling approximately 12 hourse. S Phase is predominant, lasting 10 hours and G2/M phase occupies most of the remaining cycle (2 hours) and G1 phase is nearly non-existent. In this study, we showed the effect of RA and dbcAMPon the cell cycle associated molecules (especially around G1 phase) during F9 cell differentiation. Differentiation of F9 cells was induced by the combined addition of RA ($10^{-7}M$) and dbcAMP (0.5mM), and cells were harvested daily up to 4 days. Flow cytometric analysis showed the prolongation of G1 phase around 30 hours after induction. Western blot analysis revealed that the amount of cyclin D1 and cdk2 were increased at day 4. However, histone H1 kinase activity of cdk2 was decreased. These data strongly suggest that RA and dbcAMP induce the growth arrest of F9 cells at G1 phase by decreasing the activity of cdk2, although they have increased the protein contents of cyclin D1 and cdk2. The reason for the discrepancy between the H1 kinase activity and protein contents are not clear yet.
Chromium compounds are known human and animal carcinogens. In this study, the effects of sodium chromate on apoptosis and cell cycle were investigated in order to unveil the elements of early cellular responses to the metal. Using Chinese hamster ovary cells(CHO-K1-BH4), we found taht chromium (VI) treatment induced apoptosis in these cells, as signified by nuclear fragmentation, DNA laddering on agarose gel electrophoresis, and an increased proportionof cells with hypodiploid DNA. Preceding these changes, chromium (VI) treatment increased caspase 3 pritease activity and also increased expression of p53 protein, while the level of bcl2 protein was not changed. Coincubation with caspase inhibitor, Z-DEVD-FMK, inhibited chromium-induced apoptosis. In the flow cytometric analysis using propidium iodide fluorescence, an increase of cell population in G2/M phase was shown in cells exposed to at least 160 $\mu\textrm{m}$ of sodium chromate for 72h, form 9.8% for 0$\mu\textrm{m}$ chromium (VI) to 26.4% for 320$\mu\textrm{m}$ chromium(VI). Taken together, these findings suggest that chromium(VI)-induced apoptosis is accompanied by G2/M cell cycle arrest, and that p53-mediated pathway may be involved in positive regulation of G2/M arrest and a concurred apoptosis in CHO cells.
Meng, Fan-Min;Yang, Jing-Bo;Yang, Chun-Hui;Jiang, Yu;Zhou, Yong-Feng;Yu, Bo;Yang, Hong
Asian Pacific Journal of Cancer Prevention
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v.13
no.12
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pp.6369-6374
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2012
Vitexicarpin (3', 5-dihydroxy-3, 4', 6, 7-tetramethoxyflavone), a polymethoxyflavone isolated from Viticis Fructus (Vitex rotundifolia Linne fil.), has long been used as an anti-inflammatory herb in traditional Chinese medicine. It has also been reported that vitexicarpin can inhibit the growth of various cancer cells. However, there is no report elucidating its effect on human prostate carcinoma cells. The aim of the present study was to examine the apoptotic induction activity of vitexicarpin on PC-3 cells and molecular mechanisms involved. MTT studies showed that vitexicarpin dose-dependently inhibited growth of PC-3 cells with an $IC_{50}{\sim}28.8{\mu}M$. Hoechst 33258 staining further revealed that vitexicarpin induced apoptotic cell death. The effect of vitexicarpin on PC-3 cells apoptosis was tested using prodium iodide (PI)/Annexin V-FITC double staining and flow cytometry. The results indicated that vitexicarpin induction of apoptotic cell death in PC-3 cells was accompanied by cell cycle arrest in the G2/M phase. Furthermore, our study demonstrated that vitexicarpin induction of PC-3 cell apoptosis was associated with upregulation of the proapoptotic protein Bax, and downregulation of antiapoptotic protein Bcl-2, release of Cytochrome c from mitochondria and decrease in mitochondrial membrane potential. Our findings suggested that vitexicarpin may become a potential leading drug in the therapy of prostate carcinoma.
A number of epidemiological studies as well as biological experiments, showed that genistein, one of the isoflavone, prevents prostate cancer occurrence. In this study, we showed that genistein inhibited the cell proliferation of human promyeoltic leukemia HL-60 cells and induced G2/M phase arrest. In addition, combination of genistein treatment and ${\gamma}$-irradiation displayed synergistic effect in apoptotic cell death of HL-60 cells. This means that the repair of genistein-induced DNA damage was hindered by ${\gamma}$-radiation and thus cell death was increased. In conclusion, genistein is one of the important chemicals that sensitize radiation-induced cell death.
Jo, Hong-Jae;Kim, Kang-Mi;Song, Ju-Dong;Park, Young-Chul
Journal of Life Science
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v.17
no.6
s.86
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pp.778-782
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2007
The Diphenyleneiodonium (DPI) is widely used as an inhibitor of flavoenzymes, particularly NADPH oxidase. In this study, we investigated the effect of DPI on the cell growth progression of human colon cancer cells HCT-116 (wild-type p53), HT-29 (p53 mutant) and human breast cancer cells MCF-7 (wild-type p53). DPI treatment in cancer cells evoked a dose- and time-dependent growth inhibition, and also induced the cell cycle arrest in C2/M phase. The peak of cell population arrested in C2/M phase was observed at12 hr after treatment of DPI. In addition, DPI significantly induced the expression of p53, which induces proapoptotic genes in response to DNA damage or irreparable cell cycle arrest, at 6 hr in DPI-stimulated cells. However, a catechol apocynin, which inhibits the assembly of NADPH oxidase, did not induce p53 expression. This suggest that p53 expression induced by DPI is not associated with the inhibition of NADPH oxidase. In conclusion, we suggest that DPI induces the expression of wild-type p53 by ROS-in-dependent mechanism in several cancer cells, and upregulated p53 may be involved in regulatory mechanisms for growth inhibition and cell cycle arrest at C2/M phase in DPI-stimulated cells.
1 The present work was performed to investigate the effects of ginsenoside Rh2 on proliferation, cell cycle-regulation and differentiation of human leukemia HL-60 cells as well as the underlying mechanisms for these effects. 2 Ginsenoside Rh2 potently inhibited the proliferation of HL-60 cells in both a dose- and time-dependent manner with an $IC_{50}$, $20{\mu}M$. 3 DNA flow-cytometry indicated that ginsenoside Rh2 markedly induced a $G_1$ phase arrest of HL-60 cells. 4 Among the $G_1$ phase cell cycle-related proteins, the levels of cyclin-dependent kinase(CDK)4, 6 and cyclin D1, cyclin D2, cyclin D3 were reduced by ginsenoside Rh2, whereas the steadystate levels of CDK2 and cyclin E were unaffected. 5 The protein levels of a CDK inhibitor p16, $p21^{CIP1/WAF1}$ and $p27^{KIP1}$ were markedly increased by ginsenoside Rh2. 6 Ginsenoside Rh2 markedly enhanced the binding of $p21^{CIP1/WAF1}$ and $p27^{KIP1}$ with CDK2 and CDK6, resulting in the reduced activity of both kinases and the hypophosphorylation of Rb protein. 7 We furthermore suggest that ginsenoside Rh2 is a potent inducer of the differentiation of HL-60 cells, based on observations such as a reduction of the nitroblue tetrazolium level, an increase in the esterase activities and phagocytic activity, morphology changes, and the expression of CD11b, CD14, CD64 and CD66b surface antigens. 8 In conclusion, the onset of ginsenoside Rh2-induced the $G_0/G_1$ arrest of HL-60 cells prior to the differentiation is linked to a sharp up-regulation of the $p21^{CIP1/WAF1}$ level and a decrease in the CDK2, CDK4 and CDK6 activities. This is the first report demonstrating that ginsenoside Rh2 potently inhibits the proliferation of human promyelocytic HL-60 cells via the $G_1$ phase cell cycle arrest and differentiation induction.
The effects of 6-aminonicotinamide (6-AN) on viability of IMR32 neuroblastoma cells in the presence of ATP or $NAD^+$ have been investigated. 6-AN caused marked reduction in cell viability and similar observations were also made with cells treated with 6-AN+ATP. However, cells treated with $6-AN+NAD^+$ showed cell viability similar to untreated cells. Morphologically, 6-AN and 6-AN+ATP treated cells showed loss of neurites, polyhedric shapes, shrinkage of cell bodies and formation of lysed cells, while $6-AN+NAD^+$ cells did not show any such changes. The flow cytometry analysis demonstrated that 6-AN increased cell population in $G_0/G_1$ phase and decreased cell population in Sand $G_2/M$ phase following a 72 h exposure. Western blot analysis showed that 6-AN stimulated a substantial increase in the level of the cdk inhibitor $p27^{kip1}$, but lowered the levels of cdk2, cyclin E and p-Rb. However, cdc25A and p53R2 were not significantly affected. Immunofluorscence staining of $p27^{kip1}$, cdk2, cyclin E and p-Rb revealed close correlation between the signal observed in the Western blot analysis. 6AN+ATP treated cells showed similar results obtained with 6-AN treated cells in expression of cdk2, cyclin E, p-Rb proteins and $p27^{kip1}$, $6-AN+NAD^+$ cells showed greater expression of cdk2, cyclin E and p-Rb than those in 6-AN and 6-AN+ATP treated cells. The results suggest that 6-AN induced the $G_0/G_1$ phase arrest in IMR32 neuroblastoma cell lines through the increase of $p27^{kip1}$ and the decrease of cdk2, cyclin E and p-Rb.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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